ÉTUDE DE LA PROBLÉMATIQUE DU RADON DANS LES LIQUIDES DE DÉTECTION

Study of the Radon Issue in Detection Liquids

• Auteur / Autrice : Odhongo Schephatia
• Direction : José Busto
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : PHYSIQUE & SCIENCES DE LA MATIERE - Spécialité : PHYSIQUE DES PARTICULES ET ASTROPARTICULES
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2024
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Physique et Sciences de la Matière
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CPPM - Centre de Physique des Particules de Marseille

Mots clés

Mots clés libres

Radon

Liquides de détection

Mesure de radon

Propriétés radiophysiques

Instruments de détection

Radioprotection

Radon

Detection liquids

Radon measurement

Radiophysical properties

Detection instruments

Radioprotection

Résumé

Ce projet de thèse, financée par la République Démocratique du Congo via le Commissariat Général à l'Énergie Atomique (CGEA), vise à développer les compétences nationales dans l'étude et la maîtrise du radon, enjeu majeur en radioprotection et dans la physique des événements rares. Les travaux menés au CPPM s'inscrivent à la fois dans un cadre fondamental, lié à la détection de la matière noire et à la double désintégration bêta, et dans une perspective appliquée. La première année a porté sur la capture du radon à l'aide de matériaux adsorbants (charbons actifs, zéolites, tamis moléculaires organiques) afin de déterminer leurs performances en fonction de la température, dans le cadre du projet ANR IRENE, avec une publication prévue en 2026. Deux techniques d'extraction du radon dissous dans l'eau ont été développées et calibrées, constituant la base de futures études sur l'émanation dans les liquides de détection. Parallèlement, l'émanation du radon dans l'argon a été étudiée entre 20 °C et –80 °C, montrant une réduction d'un facteur 50 et bien décrite par un modèle de type Arrhenius; un nouveau système cryogénique permettra d'étendre ces mesures jusqu'à –150 °C. Un banc expérimental dédié à l'adsorption du radon dans le xénon, actuellement en validation, servira à tester de nouveaux matériaux à forte sélectivité. Cette première année a ainsi permis de mettre en place les bases expérimentales et de consolider les compétences nécessaires à l'étude de l'émanation et de la capture du radon.

The PhD project, funded by the Democratic Republic of the Congo through the General Commissariat for Atomic Energy (CGEA), aims to develop national expertise in the study and control of radon, a major issue in both radiation protection and rare-event physics. The research conducted at CPPM (Centre de Physique des Particules de Marseille) lies at the intersection of fundamental physics, related to dark matter detection and double beta decay, and applied research. During the first year, efforts focused on radon capture using adsorbent materials (activated carbons, zeolites, organic molecular sieves) to determine their performance as a function of temperature, within the framework of the ANR IRENE project, with a publication planned for 2026. Two techniques for extracting radon dissolved in water were developed and calibrated, forming the basis for future studies of emanation in detection liquids. In parallel, radon emanation in argon was studied between 20 °C and –80 °C, showing a reduction by a factor of 50, well described by an Arrhenius-type model. A new cryogenic setup will allow these measurements to be extended down to –150 °C. An experimental bench dedicated to radon adsorption in xenon, currently under validation, will be used to test new materials with high selectivity. This first year has thus established the experimental foundations and strengthened the technical expertise required for the study of radon emanation and capture.